海洋仪器3310F电子负载及6020ATE提供BMS电池管理系统测试验证解决方案.pdf

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3310F電子負載及6020ATE提供BMS電池管理系統測試驗證解決方案

(BatteryManagementsystem)

手持式裝置(筆電、平版及手機)已經越來越普遍，前述裝置內部均包含可充電的鋰電池，另外車輛裝置如

電動自行車、電動機車及電動汽車也都搭載容量不同的可充電電池，由於電池是能源動力的來源，除了供

應裝置所需的電力外，還需處理異常狀況，避免產生起火燃燒，甚至爆炸的發生，所以幾乎所有二次充電

電池都會搭配電池管理系統(BMS)來確保安全。

具體來說，電池管理系統(BMS)是一塊電路板，它與二次充電電池相連接BMS電路板內能監控電池電壓、

充電電流、放電電流、溫度及控制連接充電及放電開關，它必須在異常狀況或有危險狀態下，將電池與充

電器或與裝置斷開，避免起火燃燒或爆炸得情形產生，所謂的異常狀況是指

a.過電流，包括充電電流與放電電流兩種模式

b.充電時過高電壓

c.放電時，過度放電時的過低電壓(Under-Voltage)

d.過高溫度

e.過低溫度

BMS為確保電池能夠工作於安全工作區域內，所以具有一內部開關(通常是MOSFET半導體固態開關)，

當電池工作於安全區域外時，此一內部開關會斷路(OPEN)來確保電池安全。

在電池搭配BMS電路板前，必須先單獨測試驗證BMS電路，針對各種異常狀況能夠按照設計來運作，這樣

才能確保安全無慮，最後將電池單元與BMS組合為成品後，再做最終成品的測試驗證達到零暇疵的品質要

求。

PRODIGIT針對BMS測試認證有完整的測試解決方案有2種，分別是在電子負載3310F系列內部增加BMS

測試功能以及6020ATE的自動測試系統，本文僅針對電子負載內部增加BMS測試功能部份加以說明，在3310F

系列負載選購增加BMS測試功能後，包括電池充電、放電及溫度等條件都能精確模擬，並能夠快速測試

BMS動作的實際參數，如過充或過放電流及動作時間等模擬，另外可模擬過高過低溫度，來驗證充電或放

電是否降低等，關於BMS的溫度測試部份請參考”電池充電器溫度測試解決方案”一文

以下逐一說明博計3310F系列BMSOption的功能與操作，提供BMS電路板測試驗證的解決方案。

1.BMS的短路，過充電流，過放電流保護原理

BMS電路保護原理如下圖，是透過關閉MOSFET(回路電流=0A)來達到保護電池功能。

在BMS內，MOSFET開關是雙向的，在正常狀態下二個開關都是ON的；由於2個MOSEFT開關有Rds

ON電阻，電流流過會產生壓降，電池BMS就靠此特性用來偵測充電與放電電流之用，下圖所示

MOSFET開關狀態是過放電電流狀態，IC第3腳控制MOSFET為ON，此時放電開關為OFF（由IC第1

腳控制）。

當BMS偵測到短路，過放電流或電池過低電壓時，會將放電開關OFF來保護電池安全。

當BMS偵測到過充電流或電池過高電壓時，會將充電開關OFF來保護電池安全。

圖1BMS的內部架構

2.短路保護(SHORT)測試方法：電源(PS)LOAD連接如圖2，LOAD測試程序如圖3。

在短路保護測試模式下，電子負載會拉載到該機型的最大電流值（例如3311F為60A）同時啟動計時器

來計算實際流過BMS的時間(註:此時間係指超過所設定閥值電流Ith到BMS動作MOSEFT開關OFF，即

低於所設定閥值電流Ith之間的時間，除此之外電子負載會測量實際的最大短路電流值，圖4為4000

mAh行動電源使用3311FBMS測試的示波器電流波形（左圖）及電子負載上電錶顯示短路最大實際電

流與短路保護反應時間（右圖）。

用電源供應器模擬電池用電子負載模擬電子裝置的電流

圖2

SHORTProtectionTestProcedure

用電子負載模擬電子裝置的異常電流